（二）、星光掠过日轮时发生弯曲——光线偏转
（四）、关于光（电磁波）的波、粒两象性问题

（三）、分析迈克耳孙-莫雷实验

小精灵 posted @ Oct 02, 2011 09:53:22 PM in 宇宙的演化奥秘 , 2530 阅读

 

                                                            

 

（三）、分析迈克耳孙-莫雷实验

                                                             

迈克耳孙-莫雷实验牵扯到这样一个计算公式： $$$$t_1=\frac{L}{c-u}+\frac{L}{c+u}=\frac{2Lc}{c^2-u^2}=\frac{\frac{2L}{c}}{(1-\frac{u^2}{c^2})}$$$$。4

在迈克耳孙-莫雷实验装置中，用一个分光镜把一束光分成二路，分别标为光束（1）、光束（2） 。上面公式就是关于光束（1）的计算公式。今天我们主要讨论的就是这个计算公式中的 $$\frac{L}{c-u}$$与 $$=\frac{L}{c+u}$$两个因式中“L”的实际距离问题。也就是在迈克耳孙-莫雷实验装置中，光束（1）先从P反光镜运行到 $M_1平面反光镜，然后又从 $M_1平面反光镜运行到P反光镜。我们要探究的是光束（1）在这两个来回行程中的实际运行的距离是否相等，上面提出的等式是否成立的问题。

在探讨这一问题之前，我首先要声明：伽利略速度变换式是没有错的，是正确的！只不过这个变换式只适合于一般的物质运动规律，而不适合用来分析光（电磁波）之类的物质的演化运动规律罢了。因为在宇宙中，一般物质的运动规律都受惯性运动的制约，而惯性运动又受物质的质量制约，一个物体能获得多大的惯性力是以它本身的质量为基数的。可以说，伽利略的速度变换式就是建立在物质的惯性运动规律的基础上的，是以惯性运动的逻辑性来推演设立的。然而，光（电磁波）是基本粒子，类似光（电磁波）之类的基本粒子，其质量是非常小的，小到甚至可以忽略不计。既然光（电磁波）的质量小到可以忽略不计，那么它的惯性也应该小到可以忽略不计，甚至可以说没有惯性。如此，我们也就无法再把它拿到惯性系所属的范畴里来讨论。相关的惯性问题后面还会详细谈到。

现在，我们来分析迈克耳孙-莫雷实验。假设在自然界，就算能用伽利略的速度变换公式来衡量光（电磁波）粒子运动的量化关系，上面这个计算公式的等式也是不能成立。下面我们就来具体地分析一下。

请看图二：

 

 

图二是光束（1）在迈克耳孙-莫雷实验装置中的实际来回行程简图。由于光速是有限的，因此我们在探测自然界中的光（电磁波）粒子时必定要考虑到光（电磁波）粒子在运动过程中的实际位置（间隔时间、速度与光程的物理关系）问题。而且在分析迈克耳孙－莫雷装置时还必须考虑到整个装置时刻在跟随着地球的公转而运动移位。因此，在分式 $$\frac{L}{c-u}$$中，由于分母是 $c-u$，说明迈克耳孙-莫雷装置中的光束（1）运行方向跟地球公转运动的方向是同一方向。当光子（或某一时段里的一束光子）从反光镜 $$P$$位置运行到平面反光镜 $M_1位置时，由于地球的公转，必定使得平面反光镜 $M_1也从初始位置 $M_1位移到$M_1`处。也就是说，光束（1）在这个运行过程中要运行到$M_1`处才能碰到平面反光镜$M_1，也即光束（1）在这个运行过程中的光程已不等于 $L$，而是 $L+x$，图中$L$距离不是固定的，是随光子演化运动而变动。

同样，在分式 $$=\frac{L}{c+u}$$中，由于分母是 $$c+u$$，说明这时迈克耳孙-莫雷装置中的光束（1）的运行方向跟地球公转运行的方向是相反的，这也就是说，这时光束（1）的运动方向与实验装置的运动方向是相向的。从图中可以看出，在这一过程中，由于地球的公转，必定也使得反光镜 $$P$$已从初始位置 $$P$$移位到 $$P$$`处，也就是说，图中的光束在运行到 $$P$$`处时就与反光镜 $$P$$相遇。光束（1）在这一实验运行过程中，从平面反光镜 $M_1反射到反光镜 $$P$$的实际光程根本就不是 $L$，而是 $L-y$ 。

因此，上面 $$t_1=\frac{L}{c-u}+\frac{L}{c+u}$$ 式子应改写为 $$t_1=\frac{L+x}{c-u}+\frac{L-y}{c+u}$$。

通过上述针对迈克耳孙-莫雷实验中的光束（1）演化移动的量化关系的分析，不难看出，光束（1）从反光镜 $$P$$移位到平面反光镜 $M_1的光程已不能再以反光镜 $$P$$到平面反光镜 $M_1之间的固定距离 $L$来衡量，这就像一名游泳健将在一个由拖船拖着的，并漂浮在水面的一个大小如游泳池的木框里游泳一样，从木框的一头游到另一头的泳程，已不能再单单用木框的固定长度来衡量，因为在衡量泳程时必定还要考虑到木框在水面上的移位（水流的流向和流速犹如本实验中的“以太风”）问题。

但使我感到奇怪的是，当初在思考迈克耳孙-莫雷实验中的光程计算问题时，为什么在计算光束（2）在 $$P$$到 $$M_2$$之间的来回光程时，考虑到实验装置的移位问题？而在计算光束（1）在 $$P$$到 $M_1之间的来回光程时，就不用考虑实验装置的移位问题？我只能说，关于这个实验的提出很值得人们深思。

 

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